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MEDIO AMBIENTE Y CONTAMIANCIÓN. PRINCIPIOS BÁSICOS MARÍA DOLORES ENCINAS MALAGÓN Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) Año de publicación : 2011 1ª edición ISBN: 978-84-615-1145-7 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 1 de 119 M. D. Encinas Malagón INDICE TEMA 1. EL SISTEMA MEDIO AMBIENTE. CONTAMINACIÓN 3 TEMA 2. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 5 2.1. LA ATMÓSFERA . COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA 5 2.2. BALANCE ENERGÉTICO 10 2.3. PROCESO DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 13 2.4. CALIDAD DEL AIRE 32 2.5. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 36 TEMA 3. CONTAMINACIÓN DEL AGUA 43 3.1. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA 43 3.2. LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA 46 3.3. SUBSTANCIAS CONTAMINANTES DEL AGUA 47 3.4. CALIDAD DE LAS AGUAS SUPERFICIALES 52 3.5. DEPURACIÓN DE VERTIDOS 59 3.6. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS 70 TEMA 4. CONTAMINACIÓN DEL SUELO 73 4.1. PROPIEDADES DEL SUELO 73 4.2. AGENTES CONTAMINANTES DEL SUELO 79 4.3. CAPACIDAD DE AUTODEPURACIÓN DEL SUELO 83 4.4. RESIDUOS 86 4.5. DESCONTAMINACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS . 94 TEMA 5. GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL 101 5.1. MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE 101 5.2. GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL O ECOGESTIÓN 108 5.3. EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL (EIA) 115 BIBLIOGRAFÍA 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 3 de 119 M. D. Encinas Malagón TEMA 1. EL SISTEMA MEDIO AMBIENTE. CONTAMINACIÓN Se entiende por contaminación la presencia en el aire, agua o suelo de sustancias o formas de energía no deseables en concentraciones tales que puedan afectar al confort, salud y bienestar de las personas, y al uso y disfrute de lo que ha sido contaminado. Esto es, un medio o vector ambiental (aire, agua o suelo) estará contaminado si tiene algo (sustancias materiales, energía en forma de ruido, calor...) que provoca efectos negativos en él. Si ese algo no provoca efectos negativos, no se dirá que el medio está contaminado y, por supuesto, ese algo no será nunca un contaminante. La contaminación del aire, la del agua y la del suelo están muy relacionadas entre sí y no se pueden separar. Como puede observarse en la figura 1, los contaminantes pasan fácilmente de un medio a otro, lo que complica la solución a los problemas de contaminación. CONTAMINACIÓN DEL AIRE CONTAMINACIÓN DEL AGUA CONTAMINACIÓN DEL SUELO INTERRELACIÓN Figura 1. Esquema de relación existente entre la contaminación de los tres vectores ambientales: aire, agua y suelo. 4 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón El esquema general del proceso de contaminación se muestra en la figura 2. Los contaminantes son emitidos por las fuentes de emisión que pueden ser naturales o artificiales. Las fuentes artificiales a su vez pueden ser estacionarias o fijas (por ejemplo las industrias) o móviles (por ejemplo el tráfico). Estos contaminantes que son emitidos directamente por la fuente se conocen como contaminantes primarios y son emitidos con un flujo o nivel de emisión que es la velocidad a la que es emitido por la fuente y, por tanto, tiene unidades de masa por unidad de tiempo. estacionaria movil natural FU EN T E C O N TA M IN A N T E AIRE AGUA SUELO superficial profunda cadena alimenticia precipitación R E C E P T O R artificial Figura 2. Esquema general del proceso de contaminación. Una vez emitidos al medio (al aire, al agua o al suelo), los contaminantes sufren una serie de procesos, no solo transporte y dispersión, sino también reacciones químicas, convirtiéndose en los contaminantes secundarios. La concentración de un contaminante, ya sea primario o secundario, después de ser dispersado es el nivel de inmisión y tiene unidades de masa por unidad de volumen. Finalmente, los contaminantes alcanzan los receptores a través de diversos mecanismos (por la precipitación, por la cadena alimenticia, etc.) provocando diversos efectos en ellos. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 5 de 119 M. D. Encinas Malagón TEMA 2. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 2.1. LA ATMÓSFERA. COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA 2.1.1. COMPOSICIÓN Los componentes naturales de la atmósfera se clasifican en mayoritarios (están en elevada concentración) y minoritarios (están en baja concentración). Los gases naturales mayoritarios que componen la atmósfera son N2, O2, Ar y CO2. En la tabla 1 se muestra la composición de la atmósfera limpia y seca por debajo de los 80 km. Tabla 1. Composición de la atmósfera limpia y seca por debajo de los 80 km. COMPONENTE % (EN VOLUMEN) N2 O2 Ar CO2 78.084 20.946 0.934 0.033 Entre los componentes naturales minoritarios de la atmósfera se pueden citar como especies gaseosas el vapor de agua, el O3, los óxidos de azufre y de nitrógeno, 6 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón COV… En la atmósfera también hay partículas en suspensión, como por ejemplo, el aerosol marino y el terrígeno, las bacterias, los granos de polen… 2.1.2. ESTRUCTURA La atmósfera está estructurada en diversas capas (figura 3): troposfera, estratosfera, ionosfera y exosfera. La troposfera especialmente y, en cierta medida también, la estratosfera son las capas de la atmósfera donde tienen lugar los procesos de contaminación, desde la emisión hasta los efectos. Figura 3. Estructura vertical de la atmósfera. Perfil de temperatura A la capa límite que queda entre la troposfera y la estratosfera se le conoce como tropopausa. De igual forma, la que queda entre la estratosfera y la ionosfera es la estratopausa. Las características en cuanto a composición, temperatura y régimen de vientos de la troposfera y estratosfera es la siguiente: Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 7 de 119 M. D. Encinas Malagón COMPOSICIÓN En la troposfera (10 primeros km) la densidad del aire disminuye con la altura, debido a la fuerza de la gravedad. La mayor parte de los componentes de la atmósfera se encuentran concentrados en la troposfera, comprimidos por la gravedad. En los primeros 5.5 km se encuentra la mitad de la masa total de la atmósfera y antes de los 15 km de altura está el 95% de toda la masa total atmosférica. Entre los 30 y los 50 km de altura, es donde se encuentra el O3 estratosférico. Es la famosa capa de ozono que actualmente está desapareciendo. Esta capa es la que nos protege de la radiación UV tan dañina que procede del sol. No hace mucho se empezaron a utilizar los clorofluorocarbonados, más conocidos como CFC. Eran unos compuestos muy estables, no inflamables, no venenosos, fáciles de almacenar y baratos de producir, que se usaban en refrigeradores, aerosoles, aparatos de aire acondicionado… Al cabo de un tiempo se comprobó que el cloro provoca importantes daños en la capa de ozono estratosférico. PERFIL DE TEMPERATURA En la troposfera, la temperatura disminuye con la altura a una velocidad de 1ºC cada 100 m, hasta llegar a unos -60ºC en la tropopausa. En la estratosfera la temperatura aumenta llegando a ser de 0ºC en la estratopausa debido a la absorción de luz UV por el O3 estratosférico. RÉGIMEN DE VIENTOS En la troposfera se producen importantes movimientos de las masas de aire, tanto verticales como horizontales: es el viento. También en esta capa hay abundancia de agua atmosférica ya que está muy cerca de la hidrosfera. Es, por tanto, donde se forman las nubes y donde tienen lugar fenómenos climatológicos como la lluvia, nieve, niebla, etc., los cuáles son precisamente los factores físicos que más afectan a la concentración de los contaminantes. En la estratosfera, no hay vientos verticalespero los vientos horizontales alcanzan frecuentemente los 200 km h-1, lo que facilita los procesos de dispersión de los contaminantes que alcanzan esta capa. 8 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón 2.1.3. INVERSIÓN TÉRMICA DE SUPERFICIE Se define como la inversión del gradiente de temperatura en las capas cercanas al suelo durante el invierno. En la troposfera, la temperatura tiene un gradiente negativo, es decir, disminuye a medida que aumenta la altura. En estas condiciones, los contaminantes, que se emiten generalmente a nivel del suelo y a altas temperaturas (la industria, el tráfico) difunden hacia las zonas de menor temperatura (es decir, ascienden), con lo cual se mezclan con mas cantidad de aire, lo que lleva a su dispersión y dilución. El fenómeno de inversión térmica de superficie se produce cuando se invierte el gradiente de temperatura en las capas cercanas al suelo, esto es, cuando pasa de ser negativo a positivo (figura 4). En este caso, los contaminantes no pueden ascender y, por lo tanto, no se dispersan, dando lugar a fenómenos de acumulación de contaminantes. Durante el día en condiciones normales hay un gradiente negativo de temperatura y los contaminantes se dispersan. Cuando anochece, poco a poco se enfría el aire y también el suelo aunque de forma más lenta, lógicamente. Con lo cual sigue habiendo un gradiente negativo de temperatura y los contaminantes igualmente ascenderán y se dispersarán. Al amanecer, con la radiación solar, el aire se calienta rápidamente. Sin embargo, el suelo (y por supuesto sus capas más cercanas) le cuesta más tiempo. Se genera entonces un gradiente positivo de temperatura. En verano la diferencia de temperatura entre el día y la noche no es muy elevada. El suelo se enfría poco por la noche y, en unas pocas horas, aumenta su temperatura, restableciendo así el gradiente negativo de temperatura. Sin embargo, en invierno, la diferencia de temperatura entre la noche y el día es a menudo bastante mayor. El suelo alcanza temperaturas muy bajas por la noche y el gradiente positivo de temperatura permanece durante varios días. Se produce la inversión térmica de superficie, que provoca que quede una capa de aire caliente entre dos capas de aire frío. Los contaminantes emitidos a nivel del suelo no pueden ascender y se acumulan en la capa fría inferior. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 9 de 119 M. D. Encinas Malagón DIA: Gradiente negativo de temperatura. No hay inversión térmica. Los contaminantes se dispersan. DIA tª h NOCHE tª h tª AMANECER VERANO h AMANECER INVIERNO tª h NOCHE: Se enfrían el suelo y el aire. Gradiente negativo de temperatura. No hay inversión térmica. Los contaminantes se dispersan MADRUGADA VERANO: el aire y el suelo se calientan rápidamente. El gradiente negativo de temperatura se restablece en seguida. Los contaminantes se dispersan MADRUGADA INVIERNO: el aire se calienta rápidamente pero el suelo y las capas de aire más bajas no. El gradiente positivo de temperatura permanece. Si hay inversión térmica: capa de aire caliente entre 2 capas de aire frío. Los contaminantes no pueden ascender. Acumulación. Figura 4. Proceso de inversión térmica de superficie. Se pueden producir graves episodios de contaminación, como los ocurridos en Londres en 1952 y en Alemania en 1962. Había altas concentraciones de SO2 y partículas en condiciones de inversión térmica de larga duración (de hasta 4 o 5 días) que provocaron la muerte de unas 4000 personas. 10 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón 2.2. BALANCE ENERGÉTICO La mayor parte de la energía que llega a la Tierra procede del Sol. El sol es una masa de materia gaseosa caliente que irradia energía a una temperatura de unos 6000ºC, con un flujo de energía solar constante de 1.4 103 W m-2 (constante solar). Sin embargo sólo intercepta energía la sección de la Tierra que mira al Sol mientras que la emite toda la superficie terrestre. Así que para saber cuál es el flujo de energía real que nos llega a la Tierra hay que dividir la constante solar entre 4, es decir, 342 W m-2. La radiación que emite el sol cubre todo el espectro electromagnético (figura 5), es decir, todo el conjunto de ondas electromagnéticas desde los rayos gamma con longitudes de onda (λ) de 0.005 nm a las ondas de radio con λ de 15 1012 nm, pasando por los rayos X, UV, V, IR y microondas. ESPECTRO ELECTRO MAGNÉTICO 0.0050.51536076015.0003 10815 1012 Longitud de onda (nm) 15 km 15 1012 30 cm 15 mµ Figura 5. El espectro electromagnético. La energía de una radiación electromagnética es inversamente proporcional a su λ (o directamente proporcional a su frecuencia, ν). Por tanto, aquellas radiaciones con λ largas (bajas ν) como las ondas de radio o microondas son muy poco energéticas, no pueden penetrar en los materiales y no pueden provocan daños. Solo tienen efectos superficiales. Sin embargo, las radiaciones con λ cortas (altas ν) como Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 11 de 119 M. D. Encinas Malagón por ejemplo los rayos X o radiaciones γ son muy energéticas y son capaces de atravesar con cierta facilidad los materiales poco densos y provocar daños. Existen tres fenómenos que modifican el curso del flujo solar: � DISPERSIÓN: Ocurre cuando las partículas pequeñas y las moléculas de gases difunden parte de la radiación solar, sin alterar su longitud de onda. � ABSORCIÓN: fenómeno que consiste en la transferencia de la energía de la radiación a los constituyentes atmosféricos. Ocurre cuando algunos gases son capaces de absorber parte de la radiación solar y convertirla en calor. La absorción de energía calorífica por los gases hace que éstos emitan también su propia radiación, pero de longitudes de onda mayores, en el infrarrojo. Los gases que realizan la absorción son el O2, el vapor de H2O, el O3 y el ácido carbónico principalmente. � REFLEXIÓN: consiste en que una parte de la radiación solar incidente es devuelta al espacio. Este fenómeno se debe, en gran medida, a las nubes y partículas presentes en la atmósfera. Cabe señalar que la cantidad de energía reflejada de forma global (nubes, difusión y reflexión de la superficie terrestre) se denomina albedo. Se estima que, en un día con cielo despejado, de los 342 W m-2 que llegan a la atmósfera: � El 23% (78.66 W m-2) es absorbido (2% en la estratosfera por el oxígeno y el ozono estratosférico y 21% en la troposfera, especialmente por el agua y las partículas de polvo). � El 20% (68.4 W m-2) es reflejado y difundido hacia el espacio exterior (10% por el aire y 10% por el suelo) � El 57% (194.94 W m-2) es absorbido por el suelo. Si se trata de un día nublado, estos porcentajes cambian de manera sustancial: � El 21% (71.82 W m-2) es absorbido por la atmosfera (2% en la estratosfera por el 12 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón oxígeno y el ozono estratosférico, 2% por las nubes y 17% es la troposfera por el agua y las partículas de polvo). � El 34% (116.28 W m-2) es reflejado hacia el espacio exterior (25% por las nubes, 2% por el suelo y 7% por el aire). � El 45% (153.9 W m-2) llega a la superficie terrestre. De toda la energía emitida por el sol, aproximadamente el 99% corresponde a las regiones UV (ultravioleta), V (visible) e IR (infrarrojo): � UV (15 nm < λ < λ < λ < λ < 360 nm). Representa el 9% de la radiación total emitida. Es bastante energética, por lo que puede provocar cambios en los enlaces moleculares, especialmente las de λ < 300 nm que pueden alterar la estructura del ADN. Sin embargo, la mayor parte de esta radiación no llega a la superficie terrestreporque el O2 de las capas altas de la atmósfera absorbe la radiación de menos de 200 nm convirtiéndose en O3. A su vez, el O3 absorbe la radiación de hasta 300 nm, por lo que, gracias al O2 y al O3, la Tierra se encuentra protegida contra la radiación UV. (De ahí la alarma surgida al comprobar que el O3 estratosférico estaba disminuyendo su concentración por efecto de algunos contaminantes). � V (360 < λ < λ < λ < λ < 760 nm) Representa el 43% de la radiación total emitida. Esta radiación atraviesa fácilmente la atmósfera cuando está limpia, pero cuando hay nubes o masas de polvo parte de esta radiación es absorbida o reflejada. � IR (760 nm < λλλλ < 15000 nm) Representa el 48% de la radiación total emitida. Es poco energética, por lo que su efecto sobre los materiales consiste en aumentar la agitación de las moléculas, es decir, provoca calor y produce aumento de temperatura. Es absorbida por el vapor de H2O, las nubes y el CO2. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 13 de 119 M. D. Encinas Malagón 2.3. PROCESO DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA La Ley 3/98, de 27 de febrero, General de Protección del Medio Ambiente del País Vasco define la contaminación atmosférica como la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza. El proceso de contaminación atmosférica se desarrolla en tres pasos fundamentales: emisión, procesos y efectos. En primer lugar tiene lugar la emisión del contaminante al aire con una velocidad o nivel de emisión, que es la masa de contaminante que emite una fuente por unidad de tiempo. Seguidamente, los contaminantes sufren los procesos de dispersión, transporte y transformación en el aire, de donde resulta el nivel de inmisión o masa del contaminante en el aire en un punto lejano a la fuente por m3 de aire. Finalmente, los contaminantes se depositan en las superficies receptoras dando lugar a los efectos. Por ejemplo, el proceso de contaminación que seguiría el gas SO2 emitido a través de la chimenea de una empresa sería el siguiente (figura 6). Emisión Dispersión y transporte Deposición seca Deposición húmeda Nivel de emisión Nivel de inmisión SO + H O + O2 2 2 H SO2 4 SO2 Figura 6. Proceso de contaminación atmosférica (emisión, transporte/dispersión/dilución/reacciones químicas, deposición/efectos) del óxido de azufre emitido por la chimenea de una industria. 14 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón Una vez emitido al aire (lo que dará lugar al nivel de emisión, g de SO2 por hora), se produce la dispersión y el transporte del penacho, y, por consiguiente, la dilución del contaminante. La concentración de SO2 en un punto lejano a la fuente es su nivel de inmisión (µg de SO2 por m3 de aire). Durante el proceso de dispersión tienen lugar, además, las lógicas reacciones de oxidación que el SO2 va a sufrir al encontrarse con una atmósfera oxidante. Se oxidará a SO3 y se transformará en H2SO4. En este ejemplo, el SO2 sería un contaminante primario y el H2SO4 sería un contaminante secundario. Finalmente, el contaminante o su producto de reacción, se deposita sobre los sistemas receptores, dando lugar a los efectos. Las unidades para expresar el nivel de inmisión de un contaminante son las siguientes: o masa del contaminante por unidad de volumen de aire mg m-3 (10-3), µg m-3 (10-6), ng m-3 (10-9) o volumen de contaminante por unidad de volumen de aire ppm (ml m-3) (10-6), ppb (µl m-3) (10-9) y la transformación de una a otra se lleva a cabo teniendo en cuenta la ley de los gases perfectos, según el esquema siguiente: La UE está realizando verdaderos esfuerzos para reducir los niveles de inmisión de algunos contaminantes. En el año 96 promulgó la Directiva 96/62/CE en la que obliga a los países miembros a reducir paulatinamente sus niveles de inmisión. El estado español ha transpuesto esta directiva en el “Real Decreto 1073/02, de 18 de octubre, sobre evaluación y gestión de la calidad del aire ambiente en relación con el dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, óxidos de nitrógeno, partículas, plomo, benceno y monóxido de carbono”. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 15 de 119 M. D. Encinas Malagón 2.3.1. CONTAMINANTES ATMOSFERICOS. FUENTES. CLASIFICACIÓN Se define contaminante atmosférico como todo elemento o compuesto químico, natural o artificial, capaz de permanecer o ser arrastrado por el aire, y que implique riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza. Puede estar en forma de sólida, líquida o gaseosa. Se define el nivel base (también llamada concentración base o background) de un contaminante a la concentración que presenta ese contaminante en un medio no contaminado. Se determina midiendo su concentración en lugares remotos, por ejemplo, en el polo norte. La tabla 2 contiene la concentración base (extraída del “Air Quality Guidelines”, del año 2005 publicado por la OMS) y la concentración típica de ambientes contaminados para algunos contaminantes. Tabla 2. Concentración base (según el “Air Quality Guidelines” del año 2005 publicado por la OMS) y concentración típica de ambientes contaminados. COMPONENTE CONCENTRACIÓN BASE AIRE CONTAMINADO SO2 CO2 CO NO2 Hidrocarburos (como hexano) Partículas 5 – 25 µg m-3 (1.8 – 8.8 ppb) 0.648 g m-3 (330 ppm) 60 - 140 µg m-3 (4.8 – 11.2 ppb) 0.4 – 9.4 µg m-3 (0.2 – 4.6 ppb) 3.2 mg m-3 (0.9 ppm) 10 µg m-3 52.2 – 5224.5 µg m-3 0.63 – 1.26 g m-3 0.19 – 0.25 g m-3 18.8 – 938.8 µg m-3 3.2 – 63.7 mg m-3 70-700 µg m-3 2.3.2. FUENTES DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS Las fuentes de contaminación atmosférica pueden ser naturales o artificiales (también antropogénicas) según intervenga o no la actividad humana. Las artificiales además pueden ser fijas o móviles. La tabla 3 muestra las principales fuentes de contaminación atmosférica. Con el objeto de comparar de ambos tipos de fuentes, se presenta en la tabla 4 el porcentaje de emisiones naturales y antropogénicas para algunos contaminantes. 16 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón Las cifras muestran la gran importancia que tienen las fuentes naturales frente a las artificiales para todos los contaminantes, excepto para el SO2 en que casi se igualan ambos tipos de fuentes y para el NO2 que es totalmente antropogénico Tabla 3. Principales fuentes de contaminación atmosférica. FUENTES NATURALES FUENTES ARTIFICIALES FIJAS MÓVILES Volcanes Incendios forestales por rayos Plantas en descomposición (agua y suelo) Océanos Suelo Tormentas eléctricas Centrales térmicas Centrales nucleares Procesos industriales Incineración de residuos Calefacciones domésticas Quema de la biomasa Vehículos diesel Vehículos gasolina Sin plomo Tabla 4. Porcentaje de emisiones naturales y antropogénicas. FOCOS DE EMISIÓN CONTAMINANTE NATURALES (%) ANTROPOGÉNICOS (%) Aerosol SO2 CO NO Hidrocarburos NO2 88.7 57.1 90.6 88.7 84.5 - 11.3 42.9 9.4 11.3 15.5 100 La tabla 5 contiene los porcentajes de contaminantes que emiten las principales fuentes antropogénicas. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 17 de 119 M. D. Encinas Malagón Tabla 5. Porcentaje de contaminantes emitidos por las principales fuentes antropogénicas. CONTAMINANTE FUENTES ANTROPOGÉNICAS EN % INDUSTRIAL COMBUSTIÓN EN FUENTES FIJAS TRANSPORTE DISOLVENTES ORGÁNICOS INCENDIOS AGRÍCOLAS Aerosol SO2 CO NO Hidrocarburos NO2 51 18 16 26 78 44 75 56 52 9 9 2.3.3. CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINANTESHay muchas formas de clasificar los contaminantes, en función de la fuente de la que proceden, en función de de su composición. 2.3.3.1. CLASIFICACIÓN SEGÚN LA FUENTE Según la fuente los contaminantes se clasifican en dos grupos: � PRIMARIOS: proceden directamente de la fuente � SECUNDARIOS: se originan en el aire por reacciones químicas entre dos o más contaminantes primarios, o entre contaminantes primarios y constituyentes naturales de la atmósfera. En la tabla 6 están representados los diferentes contaminantes primarios y secundarios, junto con su principal fuente de contaminación. 18 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón Tabla 6. Contaminantes primarios y secundarios y principal fuente de contaminación. TIPO PRIMARIO SECUNDARIO FUENTES MAYORITARIAS ARTIFICIALES Azufre Nitrógeno Orgánicos Carbono Halógenos SO2, H2S NO, NH3 C1-C3 CO, CO2 HF, HCl SO3, H2SO4, MeSO4 NO2, MeNO3 Aldehídos, cetonas, ácidos Ninguno Ninguno Carburantes con S Combustión a altas temperaturas Combustión, refinado de petróleo, disolventes Combustión Industrias metalúrgicas 2.3.3.2. CLASIFICACIÓN SEGÚN LA COMPOSICIÓN Según su composición los contaminantes se pueden clasificar en distintos grupos: � Compuesto de C: CO y CO2 � Compuestos de S: SO2, SO3, SH2 � Compuestos de N: N2O, NOx, NH3 � Partículas y aerosoles � Metales pesados: Men+ � Hidrocarburos: CH4 � Oxidantes fotoquímicos: O3 troposférico y estratosférico � Substancias radiactivas: Rn222, I131, Cs137... 2.3.3.2.1. COMPUESTOS DE CARBONO Incluyen primarios CO2 y el CO. No hay contaminantes secundarios. MONÓXIDO DE CARBONO (CO) Es el contaminante primario más abundante en la troposfera. Es un gas incoloro, inodoro e insípido. Es estable (t1/2 = 2 - 4 meses). No es soluble en agua. Es un agente reductor y su concentración background es 60 - 140 µg m-3 (4.8 – 11.2 ppb). Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 19 de 119 M. D. Encinas Malagón FUENTES � Oxidación de CH4 � Gases volcánicos: (erupciones volcánicas) � Incendios forestales � Tormentas eléctricas � Océanos: las algas y otras fuentes biológicas aportan CO al agua que se libera a la atmósfera � Quema de la biomasa � Combustión incompleta de compuestos de carbono, debido a un déficit de O2. � Reacción a elevada temperatura entre el CO2 y C, típica de procesos industriales como por ejemplo en los altos hornos. � Disociación del CO2 a temperaturas altas, por ejemplo, en los vehículos o en la incineración de residuos. � Oxidación de hidrocarburos emitidos por el transporte y por los disolventes industriales EFECTOS � Es tóxico para los animales porque en concentraciones superiores a 0.86 g m-3 se combina fuertemente con la hemoglobina de la sangre para formar la carboxihemoglobina, y reduce su capacidad de transportar O2. � Afecta a las plantas si su concentración supera las 0.11 g m-3. FORMAS DE ELIMINACIÓN � El CO se elimina por su oxidación a CO2 por los radicales OH o por el O2 del aire pero esta última reacción es muy lenta. � El suelo es un sumidero de CO debido a los hongos. Se han encontrado hasta 14 especies de hongos que usan CO para sus procesos biológicos � Las plantas superiores poseen capacidad de absorción de CO � Deposición seca DIÓXIDO DE CARBONO (CO2) Es un gas incoloro, inodoro y muy soluble en agua. Solo es considerado contaminante cuando se encuentra en concentraciones elevadas. Su t1/2 oscila entre 50 y 200 años y su concentración background es 0.648 µg m-3 (330 ppm). FUENTES � Erupciones volcánicas 20 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón � Incendios forestales � Respiración de los seres vivos � Quema de la biomasa � Oxidación de CO � Combustión completa de compuestos con C EFECTOS � No es realmente tóxico salvo que su concentración sea muy elevada. Si se inhala o ingiere en cantidades elevadas puede producir: o Asfixia: puesto que en atmósferas con elevadas concentraciones de CO2 hay concentraciones bajas de O2. o Congelación: El contacto con CO2 durante unos 2 segundos sin protección puede provocar graves ampollas, y otros efectos indeseados en la piel. O Daños renales o coma, ya que puede alterar el equilibrio químico del tampón carbonato. � Efecto invernadero. FORMAS DE ELIMINACIÓN � Fotosíntesis de plantas microscópicas en el océano. El mar absorbe, de hecho, más del 85 % del CO2 liberado a la atmósfera. � La fotosíntesis de las grandes masas boscosas. � Deposción húmeda � Deposición seca 2.3.3.2.2. COMPUESTOS DE AZUFRE Incluyen SO2 y H2S como contaminantes primarios y SO3, H2SO4 y sulfatos metálicos como secundarios. El SO2 es el que se emite en mayor cantidad y el SO3 el que se emite en menor cantidad. DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2) Es un gas incoloro, no inflamable y bastante estable. Su t1/2 es de 2 a 4 días. Es muy soluble en agua y tiene un importante poder reductor. Su concentración background es 5 - 25 µg m-3 (1.8 - 8.8 ppb). Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 21 de 119 M. D. Encinas Malagón FUENTES � Combustión de combustibles fósiles � Erupciones volcánicas � Incendios forestales � Reducción de SO4 2- en aguas y suelos escasos de oxígeno � Incineración de residuos � Quema de la biomasa � Oxidación de OCS (sulfuro de carbonilo) producido en el mar, con el radical O. � Oxidación del H2S por parte del O atómico, O2 y O3 � Oxidación del dimetilsufuro (DMS), H2S y CS2 por el radical OH, en la troposfera. � Procesos de elaboración industrial: operaciones de fundición por el uso de muchos sulfuros EFECTOS � Se oxida e hidrata hasta formar H2SO4 con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia ácida � Salud: Produce una sensación de quemazón, sequedad y dolor en nariz y garganta. Produce una abundante secreción que puede ser sanguinolenta, hemorragias nasales, tos, lagrimeo y pinchazos en los ojos, además de ardor de estómago, náuseas, dolor torácico y dificultad al respirar. � En las plantas produce necrosis apicales de color rojo o anaranjado, causada por dificultades en el mecanismo sintetizador de la clorofila FORMAS DE ELIMINACIÓN � Deposición húmeda (rainout o washout) � Deposición seca: adsorción en materiales e incorporación al metabolismo de las plantas � Oxidación a SO4 2- TRIÓXIDO DE AZUFRE (SO3) Es un gas muy reactivo que condensa fácilmente para dar H2SO4, por lo que en condiciones normales no se encuentra presente en la atmósfera. Es muy oxidante FUENTES � Combustión de combustibles fósiles 22 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón � Algunos procesos industriales � Oxidación de SO2 � Reacción fotoquímica de SO2 EFECTOS � Reacciona con el agua atmosférica para formar H2SO4 con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia ácida. FORMAS DE ELIMINACIÓN � Deposición húmeda (rainout o washout) SULFURO DE HIDRÓGENO (SH2) Es un contaminante primario con un t1/2 de 4.4 días FUENTES � Proceso de descomposición de vegetales � Combustión con defecto de O � Procesos industriales EFECTOS � Se oxida e hidrata hasta formar H2SO4 con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia ácida FORMAS DE ELIMINACIÓN � Se oxida rápidamente a SO2 (en menos de 1 día) por el O2 y O3 2.3.3.2.3. COMPUESTOS DE NITRÓGENO Incluyen fundamentalmente el óxido nitroso (N2O), el nítrico (NO) y el NH3 como primarios y el NO2, el NH4 + y los nitratos metálicos como secundarios. Casi todo el N2O atmosférico procede de fuentes naturales, el NO procede tanto de fuentes naturales como antropogénicas y el NO2 emitido al aire es fundamentalmente antropogénico. ÓXIDONITROSO (N2O) No es contaminante porque en la troposfera es inerte y su t1/2 es de 170 años Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 23 de 119 M. D. Encinas Malagón FUENTES � Degradación del N proteico en el suelo debido a microorganismos. � Reacción del N2 con el O2 y el O3 en la alta atmósfera. � Procesos industriales EFECTOS � Las reacciones fotoquímicas que sufre influyen en la destrucción de la capa de O3 � Efecto invernadero FORMAS DE ELIMINACIÓN � Reacciones fotoquímicas en la estratosfera � Reacción con el O atómico para dar NO y NO2, aunque es una reacción muy lenta (meses). NOX (CONJUNTO DE NO y NO2) El NO y el NO2 se suelen considerar en conjunto con la denominación de NOx ya que el NO sufre una rápida oxidación a NO2, siendo éste el que predomina en la atmósfera. El NO es un gas incoloro, inodoro y no inflamable. Es tóxico e insoluble en agua. El NO2 es un gas de olor axfisiante y no inflamable. Es tóxico y muy soluble en agua. Tiene una concentración background de 0.4 - 9.4 µg m-3 (0.2 - 4.6 ppb) y un t1/2 inferior a 2 días. FUENTES � El NO se produce en procesos biológicos y por fijación del N2 al O2 atmosférico � El NO2 se produce en las descomposiciones biológicas. � Descomposición de los nitratos del suelo � Incendios forestales � Erupciones volcánicas � Tormentas eléctricas � Quema de biomasa � Incineración de residuos � Combustión a altas temperaturas, por reacción entre el N y el O, en generadores de calor y vehículos. � Procesos industriales de compuestos nitrogenados, fertilizantes y explosivos. � Oxidación fotoquímica del NO mediante reacciones con el O3, ciertos hidrocarburos y O2 24 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón EFECTOS � Se oxida e hidrata hasta formar HNO3 con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia ácida � Formación del smog fotoquímico � Influye en las reacciones de formación y destrucción del O3, tanto troposférico como estratosférico � En concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas FORMAS DE ELIMINACIÓN � Deposición húmeda (rainout o washout) � Deposición seca (procesos de absorción) AMONIACO (NH3) Es un gas muy irritante, incoloro y muy soluble, con bajos niveles de emisión FUENTES � Descomposición de sustancias vegetales y animales � Procesos aerobios en el suelo � Quema de la biomasa � Procesos industriales EFECTOS � Es tóxico para los animales FORMAS DE ELIMINACIÓN � Absorción en superficies húmedas para formar NH4 + � Reacción con ácidos tanto en fase gaseosa como acuosa � Oxidación a NO3 -. 2.3.3.2.4. PARTÍCULAS Y AEROSOLES El aerosol atmosférico se define como la suspensión de partículas sólidas o líquidas en el aire. Las partículas en la atmósfera pueden tener diámetros comprendidos entre 0.002 µm y 100 µm. El límite inferior, 0.002 µm, es bastante discutible porque no existe un criterio aceptado según el cual un agregado molecular pueda ser considerado partícula o no. No obstante, este es el menor tamaño de partícula que se ha logrado detectar hasta ahora. El límite superior, 100 µm, Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 25 de 119 M. D. Encinas Malagón corresponde al tamaño de la arena muy fina. Existen partículas mayores en la atmósfera, como por ejemplo, las gotas de lluvia con 1 mm de diámetro aproximadamente, o el granizo de 1-20 mm, pero su elevadísima velocidad de deposición las excluye, para cualquier propósito, de la definición de partículas. Las partículas se clasifican en tres rangos de tamaños (figura 7): modo de los núcleos Aitken con diámetros de hasta 0.8 µm, modo de acumulación con diámetros comprendidos entre 0.8 y 2 µm y el modo de sedimentación con diámetro superior a 2 µm. Vapores calientes Condensación Primarias Coagulación Agregados Coagulación Conversión química de gases a vapores volátiles Vapor poco volátil Núcleos de condensación Gotitas Rainout y Washout Sedimentación Aerosol marino + Volcanes + Emisiones + Arrastre viento + Partículas vegetales Diámetro partículas 0.002 0.01 0.1 1 2 10 100 mµ Núcleos Aitken Acumulación Partículas Finas Partículas Gruesas Coagulación Coagulación Nucleación homogénea Figura 7. Distribución de tamaños del aerosol atmosférico 26 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón Los dos primeros rangos de tamaños (núcleos Aitken y acumulación) están muy relacionados entre sí y poseen características bastante similares. De hecho, las partículas en el modo de núcleos Aitken pueden coagular entre sí, y crecer hasta convertirse en una partícula en el modo de acumulación. Por eso se le llama modo de acumulación. Ambos modos se agrupan bajo el nombre de partículas finas. Sin embargo, no hay ningún tipo de relación importante entre los modos más pequeños y las partículas sedimentables, las cuáles se denominan también partículas gruesas. FUENTES, EFECTOS Y FORMAS DE ELIMINACIÓN � Las partículas finas proceden fundamentalmente de la fuente antropogénica, como son los procesos de conversión gas-partícula a temperatura ambiente y los procesos de combustión. Como consecuencia, las especies iónicas solubles características de estas fuentes son los iones NO3 -, SO4 2- y NH4 +. Debido a su pequeño tamaño, estas partículas no pueden depositarse rápidamente y se eliminan de la atmósfera por deposición húmeda (rainout o washout). Estas partículas debido a su tamaño, pueden penetrar en el tracto respiratorio provocando numerosos problemas respiratorios. Además son también responsables de la reducción de la visibilidad. � Las partículas gruesas se generan normalmente por procesos mecánicos (viento, erosión, etc.). Pertenecen a este rango, por ejemplo, el aerosol marino (con los iones Cl-, Na+ y Mg2+ como especies características) o el aerosol terrígeno (con los iones Al+3, Si+4, Ca2+ y Mg2+ como especies características). Como consecuencia de su origen, estas partículas son relativamente grandes y, por lo tanto, se eliminan por deposición seca o húmeda (washout). No tienen efectos sobre la salud puesto que se depositan rápidamente. Sus efectos principales están en la corrosión de materiales y en los procesos del suelo alterando su equilibrio. 2.3.3.2.5. METALES PESADOS Muchos metales pesados son micronutrientes necesarios para la vida de los seres vivos y deben ser absorbidos por las raíces de las plantas o formar parte de la dieta de los animales. Se hallan presentes en la atmósfera en muy bajas Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 27 de 119 M. D. Encinas Malagón concentraciones (por ejemplo el plomo tiene una concentración background inferior a 0.15 µg m-3). En el aire tienen un t½ medio de 7 a 30 dias, pero en el suelo, agua o en los seres vivos son muy persistente y se acumular convirtiéndose contaminantes primarios, tóxicos y peligrosos. Entre los más dañinos están el Hg y el Pb FUENTES � Erupciones volcánicas � Pesticidas inorgánicos. Ya no se usan, pero como son muy persistentes, sigue habiendo lugares con concentraciones altas de estos productos. � Abonos � Lixiviación en los vertederos � Los vehículos: gasolinas con Pb � Procesos industriales EFECTOS � Algunos metales pueden acumularse en la cadena trófica debido a que no se degradan en la naturaleza, ni química ni biológicamente, por lo que, pueden provocar graves daños en la salud a pesar de sus bajas concentraciones. � Algunos compuestos orgánicos del plomo atmosférico son absorbidos por el hombre, principalmente a través del sistema respiratorio, afectando a los huesos, a la inteligencia de los niños, a los fetos de las madres gestantes y al sistema nervioso � Afectan al crecimiento de las plantas FORMAS DE ELIMINACIÓN � Deposición húmeda(rainout o washout) � Deposición seca de las partículas que los contienen 2.3.3.2.6. HIDROCARBUROS Son contaminantes primarios y se suelen clasificar en CH4 e HCNM (hidrocarburos no metano). En general, proceden de fuentes naturales, la mayoría de las cuáles implican procesos biológicos, pero también se originan por actividades humanas, sobre todo las relacionadas con el petróleo y sus derivados. La concentración background de hidrocarburos (expresados como metano) es 3.2 mg m-3 (0.9 ppm). 28 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón METANO (CH4) Es el más abundante e importante de los hidrocarburos atmosféricos es. Es un contaminante primario incoloro e insoluble en agua. Su t1/2 es de 5 a 10 años. FUENTES � Descomposición anaerobia de materia orgánica: El metano es producido por microbios que viven en condiciones anaeróbicas degradando la materia orgánica. En Los medios en los que actúan estos microbios son muy variados: O En las minas de carbón donde se le conoce como el gas grisú, en las instalaciones defectuosas de extracción de gas natural (el 90 % del cual es metano) y en los gasoductos construidos para su transporte O En el estómago de un rumiante, el interior de un estercolero, un campo inundado para el cultivo de arroz o el fondo de una marisma, en los pantanos (donde se le conoce como gas de los pantanos) � Incendios forestales � Vegetación: las hojas vivass de los árboles y de las plantas emiten metano � Vertederos � Quema de la biomasa � Procesos de combustión, refino y transporte del petróleo y sus derivados EFECTOS � Efecto invernadero � Interviene en las reacciones estratosféricas � No produce daños en la salud ni en los seres vivos FORMAS DE ELIMINACIÓN � Reacción con los radicales OH y con el O atmosférico, formando radicales metilo. � Deposición seca 2.3.3.2.7. OXIDANTES FOTOQUÍMICOS El O3 es el principal oxidante atmosférico. Cumple dos papeles totalmente distintos según se encuentre en la estratosfera o en la troposfera. El O3 estratosférico absorbe las letales radiaciones UV que nos llegan del sol, mientras que el O3 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 29 de 119 M. D. Encinas Malagón troposférico es un importante contaminante secundario. O3 TROPOSFÉRICO Es un gas azulado, corrosivo e irritante. Debido a su carácter de oxidante fuerte, es bastante inestable (solo es estable a altas temperaturas). Su concentración background es 20 - 50 µg m-3 (10 - 50 ppb). FUENTES � Reacción de los NOx naturales con los COV biogénicos en presencia de radiación solar (fotoquímicas) � Incursiones del O3 estratosférico � Descargas eléctricas en las tormentas � La fotooxidación de CH4 y CO en presencia de NOx EFECTOS � Es el componente más dañino del smog fotoquímico, � Causa daños importantes a la salud ya que afecta a la mucosa � Efecto invernadero � Frena el crecimiento de las plantas. FORMAS DE ELIMINACIÓN � Deposición seca y, en menor grado, deposición húmeda (es poco soluble) � Fotolisis por el ultravioleta-visible � Reacción con NO2, HO2 e hidrocarburos insaturados 2.3.3.2.8. SUBSTANCIAS RADIACTIVAS Los isótopos radiactivos como el Rn222, I131, Cs137 y Cs134, Sr90... son emitidos a la atmósfera como gases o partículas en suspensión. Normalmente se encuentran en concentraciones bajas y no tienen peligro salvo que se concentren. RADON222 Es un gas, cuyos descendientes son isótopos de metales pesados que generan aerosoles radiactivosl. Tiene un t½ de 3,8 dias FUENTES � Natural: se desprende del granito y otras rocas magmáticas. Por eso hay 30 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón zonas que tienen una radiactividad natural más alta que otras. También se encuentra en los materiales de construcción. � Antropogénica: centrales nucleares, prácticas médicas, industriales o de investigación, armamento nuclear. EFECTOS � Emiten radiaciones ionizantes que pueden atravesar la materia viva y provocar daños irreparables: cáncer, alteraciones en la estructura molecular del ADN… � En la actualidad preocupa de forma especial la acumulación de Rn222 que se produce en casas construidas sobre terrenos de alta emisión de radiactividad. FORMAS DE ELIMINACIÓN � Su propia desintegración radiactiva mientras que sus descendientes � Deposición húmeda: rainout o whasout � Deposición seca de las partículas que los contienen 2.3.3.2.9. RUIDO Es un tipo de contaminación física que se define como todo sonido molesto y desagradable. Se mide en decibelios (dB). El límite de tolerancia recomendado por la OMS es 65 dB. En la tabla 7 se muestran los efectos/daños que produce el nivel de ruido. 2.3.3.2.10. CONTAMINACIÓN ELECTROMAGNÉTICA Es un tipo de contaminación física generada por la exposición a campos electromagnéticos de baja frecuencia (50 Hz). FUENTES � Dispositivos eléctricos: líneas de alta tensión, transformadores, antenas, etc. EFECTOS � Dependiendo de la intensidad del campo electromagnético, puede provocar alteración del metabolismo celular y daños en la salud según Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 31 de 119 M. D. Encinas Malagón Tabla 7. Tabla de efectos y daños en función del nivel sonoro. dB EJEMPLO EFECTO DAÑO A LARGO PLAZO 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Respiración. Rumor de hojas Susurro Campo por la noche Biblioteca Conversación tranquila Conversación en el aula Aspiradora. Televisión alta Lavadora. Fábrica Moto. Camión ruidoso Cortadora de césped Bocina a 1 m. Grupo de rock Sirena cercana Cascos de música estrepitosos Cubierta de portaaviones Despegue de avión a 25 m Gran tranquilidad Gran tranquilidad Gran tranquilidad Tranquilidad Tranquilidad Algo molesto Molesto Molesto Muy molesto Muy molesto Muy molesto Daño posible Daños Daños Daños Algo de dolor Algo de dolor Dolor Rotura del tímpano 32 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón 2.4. CALIDAD DEL AIRE La calidad de aire de una zona se determina midiendo los niveles de inmisión de los contaminantes mediante las denominadas redes de vigilancia, compuestas por numerosas estaciones de muestreo distribuidas por esa zona. Existen muchas redes de vigilancia. Por ejemplo, en España está “La Red Española de Vigilancia de la Contaminación Atmosférica” que pertenece a otras grandes redes internacionales como son “El Programa EMEP“ (European Monitgoring Evaluation Programme) y “La Red BAPMoN“ (Background Air Pollution Monitoring Network). Existen, además, redes de vigilancia gestionadas por las Comunidades Autónomas, como por ejemplo, “La Red automática de vigilancia y control de la contaminación atmosférica de la CAV“. Y también existen redes de vigilancia gestionadas por los municipios, siempre y cuando tengan más de 50.000 habitantes y competencias ambientales lógicamente, como por ejemplo, en Vitoria donde el Ayuntamiento de Vitoria tiene instalada “La Red manual de vigilancia y control de la contaminación atmosférica” que cuenta con 16 estaciones distribuidas por todo el municipio. Según las directivas comunitarias, los resultados de la calidad del aire obtenidos en estas redes, deben ser difundidos al público, a través de los medios de comunicación (radio, TV, prensa...), páginas Web, etc. Además dicha normativa exige que los resultados a difundir estén expresados de forma sencilla, sin tecnicismos y fácilmente entendible, nunca en forma de concentraciones de contaminantes. Por esta razón, a partir de las concentraciones de los contaminantes lo que se hace es calcular unos ÍNDICES DE CALIDAD, que son expresiones sencillas de lacalidad del aire. Hay muchos índices de calidad del aire. Véanse algunos ejemplos. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 33 de 119 M. D. Encinas Malagón EJEMPLO 1: INDICE DE CALIDAD DEL AIRE (ICAIRE): Es el índice que se utiliza por ejemplo en las Evaluaciones de Impacto Ambiental. Es un valor adimensional, que se calcula según la siguiente fórmula: ICAIRE = k i i i i i C P P ∗∑ ∑ donde: K es una constante que vale 0.75 para aire ligero y/o olor agradable, 0.50 para aire con olor desagradable, 0.25 para aire con olor fuerte y muy desagradable y 0.00 para aire con olor insoportable Pi es el peso de los parámetros y Ci es la carga del contaminante, que varía en función de su concentración según la tabla 8 basada en valores legales: Tabla 8. Carga de los contaminantes en función de su concentración. SO2 Psus NO2 CnHn CO Psed Pb Cl2 RF Ci V A L O R E S 2200 1800 1400 700 500 350 250 150 100 75 <50 1800 1400 1000 600 400 250 200 150 100 50 <25 1000 900 750 600 350 200 150 100 50 25 <10 800 650 500 350 250 140 100 75 50 25 <10 60 55 50 40 30 20 15 10 5 2.5 <1 1800 1400 1000 750 500 300 200 150 100 50 <25 40 30 20 15 10 4 3 2 1.5 1 <0.25 275 250 175 125 75 50 30 20 10 5 <2.5 120 100 80 60 40 20 15 10 5 2.5 <1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 µg m-3 µg m-3 µg m-3 µg m-3 mg m - 3 µg m -3 µg m-3 µg m-3 µg m-3 % Pi 2 2 2 1.5 1.5 1.5 1.5 1 1 -- Los valores son medias diarias y no se deben sobrepasar más de 3 días consecutivos. Si se toma como indicador la concentración media anual, los valores analíticos correspondientes a cada valor porcentual se reducen aproximadamente a la mitad. Lógicamente, el ICAIRE varía entre 0 y 100. Como puede verse en la tabla 9, el índice está dividido en 5 tramos, a cada uno de los cuales le corresponde una calidad 34 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón del aire y un color asociado a ella, que se usará en el caso de expresar los resultados en forma de mapas. Tabla 9. Rangos del valor del ICAIRE y calidad de aire y color asociado a cada uno de ellos. VALOR DEL ÍNDICE CALIDAD DEL AIRE COLOR ASOCIADO > 90 70-90 50-69 30-49 1-29 Muy buena Buena Regular Mala Muy mala Verde Amarillo Naranja Rojo Marrón EJEMPLO 2: INDICE DE CALIDAD UTILIZADO EN LA RED AUTOMÁTICA DE VIGILANCIA Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA DE LA CAV: El Gobierno Vasco tiene dividido el territorio en 11 zonas, teniendo en cuenta la delimitación geografía, la delimitación administrativa, la población y la superficie (figura 8). Rioja Alavesa Álava Meridional Llanada Alavesa Alto Nervión Alto Urola Ibaizabal-Alto Deba Donostialdea Alto Oria Kostaldea Encartaciones Bajo Nervión Figura 8. División del territorio en 11 zonas representativas de la Red Automática de Vigilancia y Control de la Contaminación Atmosférica de la CAV Cada una de estas zonas cuenta con un número determinado de estaciones remotas, que suman en total 63 estaciones. Cada estación está equipada con una serie de analizadores automáticos que miden diversos parámetros físicos y químicos. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 35 de 119 M. D. Encinas Malagón Los analizadores, a su vez, están conectados vía teléfono con una sede central situada en la Delegación Territorial de Bizkaia del Departamento de Ordenación del Territorio y Medio Ambiente. El índice que utiliza esta red está referido a 5 contaminantes: SO2, PM10, NO2, CO y O3. En cada estación de la red se calcula un índice parcial para cada contaminante, que valdrá 0 si la concentración del contaminante es 0 y 100 si coincide con el valor límite fijado en el “Real Decreto 1073/02, de 18 de octubre, sobre evaluación y gestión de la calidad del aire ambiente en relación con el dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, óxidos de nitrógeno, partículas, plomo, benceno y monóxido de carbono”. Lógicamente, cuando el índice vale 100, significa que el contaminante está en su concentración más alta permitida, con lo que la calidad del aire será lógicamente admisible. 100 es el valor que diferencia la calidad del aire buena y mala. El índice global de una estación será el mayor de los índices parciales de esa estación. De igual forma, el mayor de los índices globales de una zona será el valor que represente el índice de esa zona. Este índice está dividido en 6 tramos, que definen 6 estados de calidad de aire. A cada uno de los tramos se le asigna un color de acuerdo con la tabla 10: Tabla 10. Rangos del valor de Índice y calidad de aire y color asociado a cada uno de ellos. INDICES CALIDAD DEL AIRE COLOR NO2 PM10 SO2 CO O3 0 - 50 0 - 50 0 - 50 0 - 50 0-50 Buena V. claro 50-100 50-100 50-100 50-100 50-89 Admisible V. oscuro 100-120 100-130 100-117 100-140 89-100 Moderada Amarillo 120-156 130-165 117-150 140-180 100-150 Mala Rojo 156-280 165-276 150-200 180-240 150-200 Muy mala Marrón >280 >276 >200 >240 >200 Peligrosa Morado 36 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón 2.5. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 2.5.1. DEPOSICIÓN DE CONTAMINANTES. LLUVIA ÁCIDA La deposición de contaminantes se refiere a la forma que tienen los contaminantes atmosféricos de alcanzar las superficies receptoras. Se pueden distinguir tres tipos de deposición dependiendo del estado físico del contaminante en el momento de alcanzar la superficie receptora y del mecanismo de transporte hasta la misma. Son la deposición húmeda, seca y oculta (figura 9). Figura 9. Esquema de los diferentes tipos de deposición (seca, húmeda (rainout/washout) y oculta. La DEPOSICIÓN HÚMEDA consiste en la incorporación de los contaminantes a las nubes o a las gotas de lluvia y su posterior precipitación, ya sea en forma de lluvia o nieve. Este tipo de deposición incluye dos mecanismos: • Rainout: que se produce, bien cuando se forman gotas de nube mediante la condensación de vapor de H2O sobre el contaminante (lógicamente ha de ser particulado), o bien cuando el contaminante se incorpora a las gotas de nube ya formadas (lógicamente han de ser gases solubles o materia particulada higroscópica). Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 37 de 119 M. D. Encinas Malagón • Washout: que se produce cuando los gases y partículas se incorporan a las gotas de lluvia o nieve en su camino descendente desde la base de las nubes hasta la superficie receptora. En la DEPOSICIÓN SECA los contaminantes son transportados hasta la superficie receptora, bien por transporte turbulento (viento) o por sedimentación (gravedad), y una vez allí, impactan en el receptor sin haber sido primero disueltos. La DEPOSICIÓN OCULTA consiste en la incorporación de contaminantes dentro de las gotas de niebla y su posterior intercepción por el receptor. Al igual que en la deposición húmeda, los contaminantes alcanzan la superficie receptora en solución acuosa, pero al igual que en la deposición seca el principal mecanismo de transporte es el transporte turbulento o sedimentación, combinados con la impactación. Por otro lado, dependiendo de la composición química de los contaminantes, la deposición puede ser además de tipo ácido. Las características de la DEPOSICIÓN ACIDA son las siguientes: FORMACIÓN Los compuestos de S y N emitidos a la atmósfera son oxidados hasta sus estados de oxidación más altos. Como también reaccionan con los hidrometeoros (agua atmosférica en cualquiera de sus formas) se convierten en HNO3 y H2SO4, dando lugar a la DEPOSICIÓN ÁCIDA. También puede deberse a la presencia de HCl (que es el otro ácido fuerte),pero esto sólo ocurre de forma puntual, en zonas cercanas a fuentes de HCl. No obstante, estos ácidos pueden ser neutralizados por sustancias básicas, como son el gas amoniaco y las partículas de aerosol desprendidas del suelo en forma de carbonatos metálicos En el caso de que el proceso de deposición tenga lugar por vía húmeda, el fenómeno se conoce con el nombre de LLUVIA ÁCIDA. El pH natural de la lluvia es el del agua pura en equilibrio con la concentración atmosférica global de CO2 (330 ppm, en condiciones normales de presión y temperatura). Este pH tiene un valor de 5.6, de modo que se considera lluvia ácida aquella que tiene un pH menor de 5, neutra si está entre 5 y 6 y básica si pH mayor 6. Actualmente este valor límite ha sido 38 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón reducido a 5.2 debido al aumento de concentración atmosférica de CO2. DAÑOS • Ecosistemas acuáticos: La acidez en ríos y lagos altera los ciclos de reproducción. Hay muchas especies de peces y anfibios que no pueden subsistir en aguas con pH inferiores a 5.5. • Ecosistemas terrestres: Se cree que la lluvia ácida provocó la llamada "muerte de los bosques", que es un fenómeno que sufre el arbolado en zonas templadas y que se empezó a observar en Alemania en los años 70. La lluvia ácida, por un lado, hace que las hojas de los árboles pierdan las ceras y no puedan realizar la fotosíntesis y, por otro, provoca la lixiviación (lavado) en el suelo de los nutrientes que necesita el árbol. Todo esto hace que el árbol se debilite y se haga vulnerable a las plagas, sequía....Además la acidez en el suelo también provoca que se movilicen muchos metales tóxicos que se incorporan a las corrientes de agua. • Edificios y construcciones: La corrosión de los materiales es otra importante consecuencia de la lluvia ácida. Muchos edificios y obras de arte situadas a la intemperie se están deteriorando por efecto de la deposición ácida. Incluso hay ruinas que están desapareciendo debido a la acidez de la lluvia. 2.5.2. EFECTO INVERNADERO Y CAMBIO CLIMÁTICO Se conoce como efecto invernadero, también llamado greenhouse, al fenómeno natural por el cual determinados gases (gases invernadero o greenhuouse, como el CO2) absorben la radiación IR que refleja la superficie de la Tierra y la devuelven de nuevo a la Tierra provocando el calentamiento de la atmósfera. En la figura 10 se puede ver cómo afectan los gases invernadero al intercambio de radiación IR entre la tierra y la atmosfera, y cómo ha evolucionado la temperatura del planeta en el último siglo y medio. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 39 de 119 M. D. Encinas Malagón Figura 10. Efecto invernadero y evolución de la temperatura media del planeta en el último siglo y medio. Parte de la radiación emitida por el sol alcanza la tierra, especialmente la radiación V. La IR y UV son, en gran parte, absorbidas por los gases atmosféricos (apartado 2.2 Balance energético). La superficie de la Tierra refleja parte de ella (un 30% aproximadamente) en forma de radiación IR, mientras que absorbe el 70% restante. Algunos gases, como el CO2 absorben esta radiación IR y devuelven parte a la tierra, lo que provoca que la temperatura de la atmósfera aumente. A este fenómeno se le conoce como efecto invernadero (greenhouse) y a los gases “gases invernadero” o “gases greenhouse”. El efecto invernadero es un fenómeno natural en la atmosfera que ha existido desde siempre. La cantidad de energía que llega a la tierra y la que se refleja están en perfecto equilibrio, de forma que la temperatura terrestre se ha mantenido en unos límites (+15ºC) que han permitido el desarrollo de la vida. Si no existiera CO2 en la atmósfera, el planeta sería unos 30ºC más frío (-15ºC) de lo que es ahora y la vida nunca hubiera podido desarrollarse, por lo menos, tal y como se conoce hoy en día. Lo que ocurre es que últimamente la concentración de estos gases está aumentado mucho debido a la actividad humana y hay mucha gente que piensa que se está rompiendo este equilibrio natural y se está produciendo un calentamiento de la tierra. De hecho, la temperatura media de la Tierra ha aumentado unos 0.6ºC en el siglo XX. Pero claro, dada la complejidad de los factores que afectan al clima es muy difícil saber si este calentamiento está dentro de la variabilidad natural del clima o si, realmente, se debe a un aumento del efecto invernadero. 40 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón En la tabla 11 se pueden ver los diferentes gases invernadero y su contribución relativa y real al efecto invernadero Tabla 11. Gases invernadero y su contribución relativa y real al efecto invernadero. Gas Acción Relativa Contribución Real CO2 CFCs CH4 N2O 1 (referencia) 15000 25 230 76% 5% 13% 6% El CAMBIO CLIMÁTICO es el efecto directo provocado por el calentamiento del planeta como consecuencia del aumento en la concentración de los gases invernadero. Los efectos que provocaría un cambio climático no se pueden predecir con seguridad, pero se cree que se produciría una fuerte radicalización del clima (fuertes e intensas tormentas y períodos de sequía más largos). Este es el clima típico de los desiertos. Se produciría una fuerte desertificación. Además, como va aumentando la temperatura de la atmósfera, parte de los glaciares y de los cascotes polares se fundirían, lo que daría lugar a un aumento del nivel del mar, y a la desaparición de muchas superficies costeras. 2.5.3. SMOG La palabra inglesa smog viene de SMoke (humo) y fOG (niebla) Se conoce como smog al fenómeno (situación) que se produce cuando se combinan una climatología determinada (inversión térmica) y concentraciones altas de ciertos contaminantes. Hay dos tipos de smog, cuyas características principales se muestran en la tabla 12. La figura 11 contiene algunas fotos de ambos tipos de smog. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 41 de 119 M. D. Encinas Malagón Tabla 12. Principales características del smog reductor y fotoquímico. CARACTERÍSTICA SMOG REDUCTOR (INDUSTRIAL, GRIS, SULFUROSO SMOG FOTOQUÍMICO Componentes primarios SO2 y partículas O2, NO, NO2, CO, materia orgánica Contaminantes secundarios SO4H2, aerosoles de sulfato O3, NO3H, PAN, aldehídos, aerosoles Temperatura del aire -1 a 4º C 24 a32 ºC Combustibles fuente Carbón Petróleo HR 85% (niebla) < 70% Visibilidad 30 m 0.8 – 1.6 km Meses más frecuente diciembre – enero agosto - septiembre Tipo de reacción química Reductora Oxidante Hora más probable Por la mañana Mediodía Efectos sobre la salud Irritación de los bronquios Reducción visibilidad Irritación de los ojos y de las vías respiratorias Episodio más importante Londres 1952. 4000 muertes Los Ángeles, 1943 Figura 11. Fotos tomadas durante episodios de smog en Londres y en Los Ángeles. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 43 de 119 M. D. Encinas Malagón TEMA 3. CONTAMINACIÓN DEL AGUA 3.1. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA 3.1.1. CLASIFICIACIÓN DEL AGUA El agua se puede clasificar según su: LOCALIZACIÓN: � superficial: está en la superficie (ríos, pantanos...). � subterránea o profunda: de los acuíferos (una gran masa de agua debajo de la tierra) � freática: capa más superficial del acuífero. � de fuente o pozos � lacustre: de los lagos � de infiltración: lluvia que se filtra en el suelo y alimenta los acuíferos subterráneos � de lixiviado: agua de lluvia que lava el suelo o las hojas de los árboles � marina: agua de mar. Los océanos � pluvial: agua de lluvia UTILIZACIÓN: � potable: destinada al consumo humano � industrial: la que se usa en los procesos industriales44 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón � residual: la que procede de las actividades humanas (domésticas, comerciales, e industriales). � tratada: la que ha sido sometida a tratamientos de purificación. � cruda: la que no ha sido sometida a tratamientos de purificación COMPOSICIÓN: � pura: H2O � dulce: menos de 1000 mg l-1 de sales o sólidos totales disueltos. � salobre: 1000 a 10000 mg l-1 de sales � salada: 10000 a 100000 mg l-1 de sales � natural: agua cruda, tal y como se encuentra en el recurso del que procede (sin contaminar) � destilada: sometida a un proceso de destilación. Tiene muy baja conductividad � mineral: la de los yacimientos subterráneos. También puede ser agua potable a la que se han añadido sales minerales permitidas por la ley. � dura: rica en Ca2+ y Mg2+. � blanda: pobre en Ca2+ y Mg2+. � pútrida: en la que se están descomponiendo sustancias orgánicas 3.1.2. COMPOSICIÓN DEL AGUA NATURAL El agua es muy buen disolvente, de hecho es el disolvente universal, por lo que nunca va a estar en la naturaleza en estado puro. El agua, en su ciclo natural, atraviesa la atmósfera y el suelo, y va arrastrando y disolviendo sus componentes. Por esta razón, incluso en zonas limpias donde no hay contaminación, el agua natural tiene muchísimos componentes, tanto inorgánicos como orgánicos: SUSTANCIAS INORGÁNICAS (procedentes del suelo y del agua de lluvia) • Especies mayoritarias (de 1 a 10000 mg l-1): Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, HCO3- • Especies secundarias (de 0.1 a 10 mg l-1): Fe2+, Fe3+, Sr2+, K+, CO3-2, NO3-, F-, H3BO3 • Especies traza (< 10-3 mg l-1): Be, Bi, Cs, Au, Pt, Ra, Ag, Sn, H2PO4-, HPO42- • Especies en suspensión Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 45 de 119 M. D. Encinas Malagón o compuestos de Si (> 1 mg l-1), especialmente aluminosilicatos o óxidos e hidróxidos: de Fe, de Ti, de Zn, de Al... o sales de metales de transición: sulfuros, carbonatos, sulfatos... SUSTANCIAS ORGÁNICAS (procedentes de la descomposición de la biomasa) • Fenoles: más abundantes • Hidratos de carbono • Ácidos carboxílicos • Aminas • Aminoácidos • Polipéptidos • Ácidos grasos • Sustancias húmicas 46 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón 3.2. LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA Se dice que un agua está contaminada cuando contiene compuestos que impiden su uso. Las fuentes de contaminación del agua pueden ser naturales (también llamadas geoquímicas: el suelo) o artificiales (antropogénicas). Normalmente, en este medio, las fuentes naturales son muy dispersas y no provocan concentraciones altas, excepto en algunos lugares muy concretos. Sin embargo, la contaminación antropogénica se concentra en zonas concretas (industrias, ciudades....). Además, los contaminantes son mucho más peligrosos que los emitidos por las fuentes naturales. Hay cuatro focos principales de contaminación antropogénica: La industria (dependiendo del tipo de industria emitirá unos contaminantes u otros), los vertidos urbanos (que llevan fundamentalmente contaminantes orgánicos), la navegación (muy importante en la contaminación por hidrocarburos) y la agricultura y ganadería (que contaminan con pesticidas, fertilizantes y restos orgánicos de animales y plantas. Todos estos focos de contaminación alteran algunas propiedades del agua, tanto propiedades físicas, químicas como biológicas. Estas propiedades alteradas por los contaminantes (tabla 13) son, en realidad, los parámetros que se miden en un agua para determinar la calidad del agua. Tabla 13. Parámetros del agua que pueden ser alterados por un contaminante. FÍSICAS: QUÍMICAS BIOLÓGICAS Color Olor y sabor Conductividad Temperatura Materiales en suspensión Radiactividad Espumas pH O2 disuelto (OD) DBO5, DQO, COT Nitrógeno total Fósforo total Aniones: Cl-, NO3 -, NO2 -, PO4 3-, S2-, CN-, F- Cationes: Na+, Ca2+, Mg2+, NH4 + Metales pesados Compuestos orgánicos Bacterias coliformes Virus Microorganismos Animales Plantas Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 47 de 119 M. D. Encinas Malagón 3.3. SUBSTANCIAS CONTAMINANTES DEL AGUA 3.3.1. RESIDUOS CON REQUERIMIENTO DE O2 Son compuestos, fundamentalmente orgánicos, que se oxidan fácilmente por la acción de bacterias aerobias. FUENTES � aguas de albañal (domésticas y animales) � desechos de industrias alimentarias � desperdicios de industrias papeleras � subproductos de operaciones de curtido � efluentes de mataderos y plantas empaquetadoras de alimentos. EFECTOS: � muerte de la vida microscópica aerobia y macroscópica MEDIDA Hay tres formas de medir estos residuos en un agua. Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5): Es la cantidad de oxígeno disuelto que necesitan los microorganismos aerobios para oxidar la materia orgánica biodegradable. La cantidad de DBO en un agua se calcula con la diferencia entre el oxígeno disuelto antes y después de una incubación durante 5 días a 20ºC. La calidad del agua varía en función de los resultados obtenidos (tabla 14). Tabla 14. Calidad del agua para distintos valores de DBO5. DBO5 CALIDAD DEL AGUA 1 – 2 mg l-1 3 - 5 mg l-1 6 - 9 mg l-1 > 100 mg l-1 Muy Buena Aceptable Mala Muy Mala 48 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón Demanda Química de Oxígeno (DQO): Es la cantidad de oxígeno disuelto necesaria para oxidar químicamente toda la materia orgánica. Se mide valorando el exceso de oxidante añadido a la muestra. La calidad del agua varía en función de los resultados obtenidos (tabla 15). Tabla 15. Calidad del agua para distintos valores de DQO. DQO Calidad del Agua 1-5 ppm < 50 ppm 250-600 ppm no contaminada poco contaminada residual doméstica Carbono Orgánico Total (COT) Es la cantidad total de carbono que tiene la materia orgánica. Se calcula midiendo por espectroscopía infrarroja la cantidad de CO2 desprendida en una combustión catalítica a 900-1000ºC. 3.3.2. AGENTES PATÓGENOS Pertenecen a este grupo las bacterias, virus, protozoos… También otros organismos contagiados por estos agentes patógenos. FUENTES � Heces y restos orgánicos de personas infectadas. MEDIDA � Dada la dificultad y lentitud de los procedimientos analíticos para medir los agentes patógenos de forma directa, se mide, en su lugar, el número de bacterias coliformes y gérmenes anaerobios después de un cultivo con lactosa a 35ºC. La presencia de estos organismos indica una contaminación fecal. Si dicha contaminación es reciente estarán presentes en la muestra tanto las bacterias coliformes como los gérmenes anaerobios. Por el contrario si la contaminación fecal no es reciente, no habrá bacterias coliformes. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 49 de 119 M. D. Encinas Malagón 3.3.3. NUTRIENTES VEGETALES INORGÁNICOS Son compuestos químicos de C, N, P, K, S y varios metales traza que las plantas necesitan para crecer, pero que cuando están en concentraciones elevadas son contaminantes e impiden muchos de los usos del agua. FUENTES Naturales: Aporte de nutrientes por parte del suelo y del aire. Antropogénicas: Origen humano (vertidos): urbanos ganaderos y agrícolas atmosféricos EFECTOS � Cuando se encuentran en cantidades excesivas se produce la eutrofización del agua, es decir, el crecimiento excesivo de organismos por un excesivo aporte de nutrientes (PO4 3- y NO3 -). El nivel de eutrofización de un agua se determina midiendo el nivel de clorofila de las algas, el contenido en P y N del agua o el valor de penetración de la luz. 3.3.4. 3.2.4. COMPUESTOS ORGÁNICOS SINTETICOS Son el petróleo, la gasolina, los plásticos, losplaguicidas, los disolventes, los detergentes, los compuestos farmacéuticos..... Este tipo de contaminante permanecen mucho tiempo en el agua, porque al ser productos sintéticos, tienen estructuras moleculares muy complejas que los microorganismos presentes en el agua no pueden degradar. FUENTES � Aguas industriales y municipales: � Aguas de escorrentía � Agua de precipitación 50 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón 3.3.5. SUSTANCIAS QUÍMICAS INORGÁNICAS Se incluyen en este grupo los ácidos minerales, las sales inorgánicas y los metales tóxicos como el Hg y el Pb. FUENTES � Ácidos minerales: drenaje de las minas de hierro y lluvia ácida. � Sales inorgánicas: vertidos, infiltración del mar, utilización de sal para eliminar la nieve... � Metales pesados: minería, siderurgia, corrosión de materiales metálicos, erosión EFECTOS � Aumento de la acidez por los ácidos minerales. � Aumento de la salinidad por las sales inorgánicas: � Aumento de la toxicidad por metales pesados: 3.3.6. SEDIMENTOS Y MATERIALES SUSPENDIDOS Se refiere a las partículas arrancadas del suelo y arrastradas al agua y vertidos de materia particulada. Son los que contribuyen en mayor medida a la masa total de contaminantes en el agua. FUENTES � Natural: erosión EFECTOS � Desbordamientos y destrucción de animales acuáticos. � Reducción de luz y aumento de la turbidez Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 51 de 119 M. D. Encinas Malagón 3.3.7. SUSTANCIAS RADIACTIVAS Algunos isótopos radiactivos son solubles y pueden estar presentes en el agua. Estos isótopos solubles pasan a la cadena trófica y se acumulan en los tejidos provocando los mismos daños que los atmosféricos. FUENTES � Natural: granito y rocas magmáticas � Artificiales: o Minería y elaboración de las menas para producir sustancias radiactivas utilizables. o Uso de materiales radiactivos en el armamento nuclear. o Empleo de materiales radiactivos en las centrales energéticas nucleares. EFECTOS � Emiten radiaciones ionizantes que pueden atravesar la materia viva y provocar daños irreparables: pueden provocar cáncer y afectar a la reproducción de los seres vivos ya que pueden modificar la estructura molecular del ADN, etc. 3.3.8. CONTAMINACIÓN TÉRMICA Se refiere al aumento de la temperatura del agua. FUENTES � Antropogénica: agua liberada en los procesos de refrigeración industriales. EFECTOS � Disminuye su capacidad de contener oxígeno disuelto puesto que disminuye la solubilidad de los gases. � Aumenta las reacciones químicas, lo que provoca también la pérdida de oxígeno disuelto y asfixia de los peces. � Afecta los procesos biológicos de peces, cuyo cuerpo tiene la temperatura del agua. 52 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón 3.4. CALIDAD DE LAS AGUAS SUPERFICIALES Se entiende por calidad del agua el conjunto de características físicas, químicas y biológicas que hacen que el agua sea apropiada para responder a los usos para los que está destinada. 3.4.1. DIRECTIVA MARCO DEL AGUA En el año 2000 la Unión Europea aprobó la Directiva Marco del Agua 2000/60/CE (DMA), cuyo objetivo final es conseguir el “buen estado ecológico y químico de las masas de agua”. Según el Anexo V de la DMA, para establecer el estado ecológico de una masa de agua es necesario conocer las siguientes características: • fisicoquímicas: temperatura, oxígeno disuelto, sales, pH, nutrientes y contaminantes específicos • hidromorfológicas o régimen hidrológico: cantidad y velocidad del agua, continuidad fluvial,... o condiciones morfológicas del cauce: profundidad y anchura del río, estructura y sustrato del lecho y estructura de la ribera • biológicas: flora y fauna Para alcanzar el “buen estado ecológico y químico de las masas de agua”, la DMA marca unos objetivos intermedios que todos los países miembros de la Unión Europea deben cumplir y la fecha tope en la que deben quedar cumplidos estos objetivos. En la tabla 16 se puede observar el calendario de aplicación de la DMA. 3.4.2. LA CALIDAD DEL AGUA Hay dos formas de expresar la calidad del agua: en función del uso que se le vaya a dar al agua o mediante los índices de calidad. Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos 53 de 119 M. D. Encinas Malagón Tabla 16. Calendario de aplicación de la DMA 2003 Transposición a la legislación nacional. Obligación de prevenir el deterioro de todas las masas de agua superficial. Identificación de las Demarcaciones Hidrográficas y designación de las Autoridades competentes 2004 Identificación y caracterización de todas las masas de agua Registro de Zonas Protegidas (áreas de baño y pesca, LICs, ZEPAs, captaciones de agua potable, zonas sensibles a nutrientes) Identificación de los impactos de las actividades humanas sobre las masas de agua Análisis económico del uso del agua y del nivel de recuperación de costes 2006 Programas de seguimiento del estado de las aguas (superficiales, subterráneas) y de las zonas protegidas Calendario de la participación pública de las partes interesadas Programa de trabajo de elaboración del Plan de Cuenca (información pública durante 6 meses) 2007 Información pública del Esquema provisional de los temas importantes de la cuenca en materia de gestión de aguas (6 meses) 2008 Información pública del proyecto del Plan Hidrológico de Cuenca (6 meses) 2009 Aprobación del Plan Hidrológico de Cuenca y del Programa de Medidas para proteger, mejorar y regenerar las masas de agua y los ecosistemas acuáticos 2010 Aplicación de políticas sobre el precio del agua que incentiven el uso eficiente y consecución de los objetivos ambientales, y la recuperación de costes 2012 El Programa de Medidas es totalmente operativo 2015 Consecución del BUEN ESTADO ECOLÓGICO Y QUÍMICO DE LAS MASAS DE AGUA y de las zonas protegidas, primera revisión de los Planes de Cuenca 3.4.2.1. CALIDAD DEL AGUA EN FUNCIÓN DE SU USO La DMA establece cuales deben ser las características físico-químicas y microbiológicas que tiene que tener un agua para poder ser destinada a los siguientes usos: a) CONSUMO HUMANO: En aguas destinadas a consumo humano, hay que medir la DQO, DBO, NH4 +, NTK, conductividad, Cl-, CN-, recuentos microbiológicos y algunos metales (Fe, Cu, Cr.....). Según los valores obtenidos, el agua será de tipo A1, A2, A3 o A4 (anexo II de la directiva), y necesitará distinto grado de tratamiento para su potabilización. 54 de 119 Medio Ambiente y Contaminación. Principios básicos M. D. Encinas Malagón Tabla 17. Tipo de agua y tratamiento para su potabilización. GRUPO TIPO TRATAMIENTO A1 A2 A3 A4 Potabilizable Potabilizable Potabilizable No potable Físico simple: filtración rápida y desinfección Físico-químico normal: cloración, floculación, decantación, filtración y desinfección. Adicional al A2: ozonización o carbón activo. Intensivo para potabilizar (solo en casos excepcionales) b) BAÑOS Y USOS RECRETATIVOS aguas destinadas al baño y usos recreativos hay que medir los recuentos microbiológicos, el porcentaje de oxígeno disuelto, y en menor medida, la presencia de aceites y grasas y otros caracteres organolépticos como son el olor, sabor... c) VIDA PISCÍCOLA En aguas destinadas a la vida piscícola es crítica la concentración de NO2 - y NH3 no ionizado (es muy tóxico para los peces). También se mide la DBO5, NH4 +, hidrocarburos disueltos y metales pesados (Pb, Cu, Zn). 3.4.2.2. CALIDAD DEL AGUA EN FUNCIÓN DE LOS ÍNDICES DE CALIDAD: Los índices de calidad son valores (datos númericos) que califican la calidad del agua, independientemente del uso que se